KR20100023449A - The ship possessing a power generator by temperature difference - Google Patents

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KR20100023449A KR1020080082203A KR20080082203A KR20100023449A KR 20100023449 A KR20100023449 A KR 20100023449A KR 1020080082203 A KR1020080082203 A KR 1020080082203A KR 20080082203 A KR20080082203 A KR 20080082203A KR 20100023449 A KR20100023449 A KR 20100023449A
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Abstract

PURPOSE: A ship equipped with a thermal-difference generator is provided to reduce navigation cost of a ship by supporting an oil generator which is a main generator. CONSTITUTION: A ship equipped with a thermal-difference generator comprises a compressor(1), a condenser(2), an expansion valve(3), a deep water feeding unit(10), an evaporator(4), and a surface water supply unit(20). The compressor compresses the working fluid of the gas phase. The condenser changes the working fluid of the gas phase compacted by the compressor into the liquid state. The expansion valve controls the pressure of the transformed working fluid and transfers the working fluid. The deep water feeding unit supplies water of low temperature to change the working fluid in into liquid state.

Description

온도차발전기를 구비하고 있는 선박{The Ship Possessing a Power Generator by Temperature Difference}The Ship Possessing a Power Generator by Temperature Difference

본 발명은 온도차발전기를 구비하고 있는 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 밸러스트 수(Ballast Water)나 시 체스트(Sea Chest) 수를 이용한 고온수의 표층수와 대형 선박이 수심이 깊은 구역을 항해할 때 끌어올리는 저온수인 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 경유발전기를 보조함으로써, 선박이 운항하면서 이용할 수 있는 자연에너지를 최대한 활용하고, 화석연료의 사용을 억제하여 운항비용을 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a vessel provided with a temperature generator, and more particularly, the surface water of the hot water using the ballast water or the sea chest water of the vessel and the large vessel sails the deep water zone. It is equipped with a temperature difference generator that enables the generation of power by using a temperature difference from deep water, which is a low temperature water, which is pulled up when using a subsidiary diesel generator. It utilizes fossil fuels to make the most of the natural energy available while the ship is operating. The present invention relates to a vessel equipped with a temperature generator to suppress operating costs and minimize environmental impact.

일반적으로 해수 온도차 발전은 따뜻한 표층 해수로 암모니아나 이산화탄소 등의 작동유체를 가열하여 증발시키고 그 증기를 터빈으로 보내어 발전시키는 원리이다. 이것은 원리적으로 화력 발전이나 원자력 발전의 메커니즘과 거의 같다. 큰 차이는 해양 온도차 발전에서는 끓는점이 낮은 암모니아나 이산화탄소 등을 작동 유체로 이용하는 점에 있다. 열대해역에서 해면의 해수온도는 20℃를 넘으나 해면 으로부터 500~1000 m 정도 깊이의 심해에서는 4℃에서 거의 변하지 않는다. 이런 표층수와 심층수의 온도차로부터 암모니아와 같은 저온 비등 매체를 이용하여 발전하는 기술을 해양 온도차 발전이라 한다.In general, seawater temperature differential power generation is a principle of heating and evaporating working fluids such as ammonia and carbon dioxide by warm surface seawater and sending the steam to a turbine to generate power. This is in principle almost the same as that of thermal or nuclear power. The big difference is the use of ammonia, carbon dioxide, etc., which have a low boiling point in ocean temperature difference generation, as the working fluid. In the tropical seas, the sea level of sea level exceeds 20 ° C, but it is hardly changed at 4 ° C in deep seas 500 ~ 1000 m deep from sea level. The technology that develops by using a low temperature boiling medium such as ammonia from the temperature difference between surface water and deep water is called ocean temperature difference generation.

해수 온도차 이용기술은 수심에 따른 바닷물 온도 차이를 이용해 에너지를 취하는 형태다. 바다 표면과 깊이 700M정도의 심해의 온도차를 이용한 발전으로 저온에서 끓는 매체인 암모니아와 프레온 등을 표면 근처의 20~30도로 따뜻해진 해수로 증발시키고, 그 증기로 터빈을 돌려 발전한 뒤 증기를 심해의 찬 물로 식혀 액체로 되돌리는 과정을 반복하는 발전 방식이다.The technique of using sea temperature difference takes energy by using sea temperature difference according to water depth. By using the temperature difference between the sea surface and the deep sea with a depth of about 700M, ammonia and freon, which are boiling medium at low temperature, are evaporated into the sea water warmed by 20 ~ 30 degrees near the surface, and the steam is generated by turning the turbine into steam. It is a development method that repeats the process of cooling with cold water and returning it to liquid.

이러한 온도차발전방식에 있어서는 주 발전기인 경유발전기를 작동시키지만 기존에 비해 54~56%까지 에너지 절감효과를 올릴 수 있어 시스템 효율이 다른 기술보다 높은 것으로 조사되고 있다.In this method, the diesel generator, which is the main generator, is operated, but the energy efficiency can be increased by 54 ~ 56% compared to the existing ones.

상기 온도차발전기의 발전원리는 저온에서 끓는 매체인 암모니아나 프레온 등의 작동유체는 기체상태에서 압축기에 의해 압축되고 압축된 기체는 응축기에서 낮은 온도의 심층수에게 열을 주면서 액체상태가 되고, 이 액체는 관을 따라 팽창밸브를 통하여 해수표면으로 이동되고 증발기 내부로 들어와 높은 온도인 표층 수의 열을 흡수하여 기화 및 팽창한 힘으로 터빈을 회전시킴으로써 전기가 발생된다. 터빈을 돌린 기체작동유체는 압축기에 흡입되어 압축되는 과정을 반복하도록 되어 있다.The power generation principle of the temperature difference generator is a working medium such as ammonia or freon, which is a medium boiled at a low temperature, is compressed by a compressor in a gas state, and the compressed gas becomes a liquid state by heating deep water of a low temperature in a condenser. Electricity is generated by moving the turbine along the pipe to the sea surface through the expansion valve and entering the evaporator, absorbing heat from the surface water, which is a high temperature, and rotating the turbine with a vaporized and expanded force. The gas working fluid that rotates the turbine is designed to repeat the process of being sucked into the compressor and compressed.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 선박의 밸러스트 수와 심층수의 온도차 또는, 대형 선박이 수심이 깊은 해역을 항해할 때 표층수와 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 주 발전기인 경유발전기를 보조할 수 있도록 함으로써, 선박의 운항비용과 환경오염을 줄일 수 있도록 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박에 관한 것이다.The technical problem to be solved in the present invention is provided with a temperature difference generator to enable the generation of power by using a temperature difference between the ballast water and the deep water of the ship, or when the large vessel sails the deep sea area, the temperature difference between the surface water and the deep water. The present invention relates to a ship having a temperature generator which can assist the diesel generator, which is a main generator, to reduce the operating cost and environmental pollution of the ship.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 추구하는 기술적 수단은 발전설비를 구비하고 있는 선박에 있어서, 기체상태의 작동유체를 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기(1)에 압축된 기체상태의 작동유체를 액체상태로 변환하는 응축기(2) 및 변환된 작동유체의 압력을 조절하여 이송하는 팽창밸브(3)와; 상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)과; 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 팽창밸브(3)를 통하여 이송된 작동유체를 기화 및 팽창시키는 증발기(4)와; 상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)과; 상기 증발기(4)에서 기화 및 팽창된 증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈발전기(5)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박을 제시한다.In order to solve the above technical problem, the technical means pursued by the present invention is a ship having a power generation equipment, comprising: a compressor (1) for compressing a working fluid in the gas state; A condenser (2) for converting the gas working fluid compressed in the compressor (1) into a liquid state, and an expansion valve (3) for controlling and conveying the pressure of the converted working fluid; Deep water supply means (10) for supplying cold water to the condenser (2) so that the working fluid can be converted into a liquid state; An evaporator (4) for absorbing heat of surface water, which is a high temperature, to vaporize and expand the working fluid transferred through the expansion valve (3); Surface water supply means (20) for supplying hot water to the evaporator (4) so that a working fluid can be vaporized in a gaseous state; Presented is a vessel having a temperature generator, characterized in that it comprises a turbine generator (5) for producing electric power by receiving the vaporized and expanded steam from the evaporator (4).

본 발명은 선박 밸러스트 탱크의 밸러스트 수나 시 체스트를 이용한 고온수인 표층수와 대형 선박이 수심이 깊은 구역을 항해할 때 끌어올리는 저온수인 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 경유발전기를 보조함으로써, 최근 급등하는 유가에 대응하여 선박이 운항하면서 이용할 수 있는 자연에너지를 최대한 활용하고, 화석연료의 사용을 억제하여 운항비용을 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있게 된다.The present invention is a temperature difference generator that allows power generation to be carried out using a temperature difference between the surface water, which is a high temperature water using ballast water or a sea chest of a ship ballast tank, and the deep water, which is a low temperature water that is pulled up when a large vessel navigates a deeper area. By assisting the diesel generators, it is possible to take full advantage of the natural energy available while the ship is operating in response to the recent surge in oil prices, and to suppress the use of fossil fuels to reduce operating costs and minimize the impact on the environment. Will be effective.

상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.Preferred embodiments of the present invention as described above will be described in detail by the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 온도차발전기를 구비하고 있는 선박의 개략적인 구성을 보인 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 온도차발전기를 구비하고 있는 선박의 작동과정을 예시한 블록도이다.1 is a side view showing a schematic configuration of a vessel having a temperature generator according to the present invention, Figure 2 is a block diagram illustrating the operation of the vessel having a temperature generator according to the present invention.

본 발명은 기체상태의 작동유체를 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기(1)에 압축된 기체상태의 작동유체를 액체상태로 변환하는 응축기(2) 및 변환된 작동유체의 압력을 조절하여 이송하는 팽창밸브(3)와; 상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)과; 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 팽창밸브(3)를 통하여 이송된 작동유체를 기화 및 팽창시키는 증발기(4)와; 상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)과; 상기 증발기(4)에서 기화 및 팽창된 증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈발전기(5)를 포함하여 구성되어 있다.The present invention provides a compressor (1) for compressing a working fluid in a gaseous state; A condenser (2) for converting the gas working fluid compressed in the compressor (1) into a liquid state, and an expansion valve (3) for controlling and conveying the pressure of the converted working fluid; Deep water supply means (10) for supplying cold water to the condenser (2) so that the working fluid can be converted into a liquid state; An evaporator (4) for absorbing heat of surface water, which is a high temperature, to vaporize and expand the working fluid transferred through the expansion valve (3); Surface water supply means (20) for supplying hot water to the evaporator (4) so that a working fluid can be vaporized in a gaseous state; It comprises a turbine generator (5) for producing electric power by receiving the vaporized and expanded steam from the evaporator (4).

상기 압축기(1)는 저온에서 끓는 매체인 암모니아나 프레온 등의 작동유체를 기체상태에서 압축하게 되고, 압축된 기체는 응축기(2)에서 낮은 온도의 심층수에 의하여 열을 빼앗기면서 액체상태로 변환되게 되는데, 이때 응축기(2)에는 심층수공급수단(10)에 의하여 해면으로부터 500~1000m 정도 깊이의 심해에서 4℃ 정도의 저온수인 심층수를 공급하게 된다.The compressor 1 compresses a working fluid such as ammonia or freon, which is a medium boiled at a low temperature, in a gaseous state, and the compressed gas is converted into a liquid state while losing heat by deep water of a low temperature in the condenser 2. In this case, the condenser 2 is supplied to the condenser 2 by the deep water supply means 10 in the deep sea of about 500 ~ 1000m deep water, which is a low temperature water of about 4 ℃.

상기 응축기(2)에 심층수를 공급하는 심층수공급수단(10)은 심층수를 끌어 올리기 위한 워터 펌프(13)와, 해수 속으로 충분히 잠길 수 있는 길이를 가지며 저온수인 심층수를 끌어올리는데 사용되는 플렉시블 호스(11)(Flexble Hose) 및 상기 플렉시블 호스(11)의 끝단에 구비되어 플렉시블 호스(11)가 심층으로 충분히 잠길 수 있도록 함과 동시에 플렉시블 호스(11)가 수면으로 부상하는 것을 방지하여 수심을 유지할 수 있도록 하는 중량물의 추(12)로 구성되어 있다.The deep water supply means 10 for supplying the deep water to the condenser 2 includes a water pump 13 for raising the deep water, and a flexible hose used to raise the deep water, which is a low temperature water, having a length that can be sufficiently submerged into the sea water. (11) are provided at the ends of the flexible hose and the flexible hose 11 to allow the flexible hose 11 to be sufficiently locked deep and at the same time prevent the flexible hose 11 from rising to the surface to maintain the depth of water It is composed of a weight 12 to make it possible.

그리고, 상기 응축기(2)에서 액체로 변환된 작동유체는 관을 따라 팽창밸브(3)를 통하여 해수 표면으로 이동되고 증발기(4) 내부로 들어와 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 기화 및 팽창한 힘으로 터빈을 회전시킴으로써 발전기(5)로 부터 전력을 생산하게 되는데,상기 증발기(4)에는 표층수공급수단(20)에 의하여 고온수인 표층수를 공급받게 된다.In addition, the working fluid converted into liquid in the condenser (2) is moved to the surface of the seawater through the expansion valve (3) along the tube and enters the evaporator (4) to absorb the heat of the surface water of high temperature to vaporize and expand By rotating the turbine by the power to produce power from the generator (5), the surface water supply means 20 is supplied to the surface water supply means to the evaporator (4).

상기 증발기(4)에 표층수를 공급하는 표층수공급수단(20)은 워트 펌프와 배관 등으로 구성되는 이송장치에 의하여 밸러스트 탱크(21)로부터 밸러스트 수를 공급하거나, 고온수인 해수면의 표층수를 끌어올리는데 사용될 시-체스트(22)로부터 공급하게 된다.The surface water supply means 20 for supplying the surface water to the evaporator 4 supplies the ballast water from the ballast tank 21 by a transfer device composed of a wort pump and a pipe, or raises the surface water of the sea surface which is high temperature water. It is supplied from the sea chest 22 to be used.

선박에서의 시 체스트(22) 라 함은 기관계통에 냉각수를 공급하기 위하여 선체 하면에 설치되는 해수출입설치구를 말하는 것으로 선박에는 선체 중앙부의 하방 즉, 선박이 물에 잠기는 부분의 선수부터 선미에 이르기까지 사방 곳곳에 시 체스트(22)가 형성되어 있고 그 측면에는 해수 유입 개구부가 형성되어 있다. 따라서,해수 유입 밸브의 작동으로 시 체스트를 통해 유입된 해수를 워터 펌프와 배관 등으로 구성되는 이송장치를 통해 증발기(4)에 고온수인 표층수를 공급하게 된다.Sea chest 22 in ships means the seawater inlet and outlet provided on the lower surface of the hull to supply cooling water to the engine system. Sea chest 22 is formed in various places all the way, and the seawater inflow opening is formed in the side surface. Accordingly, the surface water, which is hot water, is supplied to the evaporator 4 through a transfer device composed of a water pump and a pipe of the seawater introduced through the sea chest by the operation of the seawater inlet valve.

본 발명을 설명함에 있어서, 상기 시체스트(22)의 자세한 구성이나 작용 등은 관련된 공지기술로서 구체적인 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불분명하게 흐릴 수 있다고 판단되어 그 상세한 설명은 생략한다.In describing the present invention, the detailed configuration, operation, and the like of the corpse 22 are well known in the related art, and thus, the detailed description thereof may be rather obscure the subject matter of the present invention, and thus the detailed description thereof is omitted.

상기와 같이 구성된 본 발명은 선박 밸러스트 탱크의 밸러스트 수나 시 체스트를 이용한 고온수인 표층수와 대형 선박이 수심이 깊은 구역을 항해할 때 끌어올리는 저온수인 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 경유발전기를 보조함으로써, 최근 급등하는 유가에 대응하여 선박이 운항하면서 이용할 수 있는 자연에너지를 최대한 활용하고, 화석연료의 사용을 억제하여 운항비용을 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있게 된다.The present invention configured as described above allows the power generation to be carried out using a temperature difference between the surface water, which is the high temperature water using the ballast water or the sea chest of the ship ballast tank, and the deep water, which is the low temperature water that is pulled up when the large vessel navigates the deep water. It is equipped with a temperature difference generator to assist the diesel generators, in order to respond to the recent surge in oil prices, to make the best use of the natural energy available while the ship is operating, and to suppress the use of fossil fuels to reduce the operating cost and the impact on the environment. There is an effect that can be minimized.

도 1은 본 발명에 따른 온도차발전기를 구비하고 있는 선박의 개략적인 구성을 보인 측면도.1 is a side view showing a schematic configuration of a vessel having a temperature generator according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 온도차발전기를 구비하고 있는 선박의 작동과정을 예시한 블록도. Figure 2 is a block diagram illustrating the operation of the vessel having a temperature generator according to the present invention.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]

1 : 압축기 2 : 응축기1: compressor 2: condenser

3 : 팽창밸브 4 : 증발기3: expansion valve 4: evaporator

5 : 터빈 발전기 10 : 심층수공급수단5: turbine generator 10: deep water supply means

11 : 플렉시블 호스 12 : 추11: flexible hose 12: weight

20 : 표층수공급수단 21 : 밸러스트 탱크20: surface water supply means 21: ballast tank

22 : 시-체스트22: sea-chest

Claims (3)

발전설비를 구비하고 있는 선박에 있어서,In a ship having a power generation facility, 기체상태의 작동유체를 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기(1)에 압축된 기체상태의 작동유체를 액체상태로 변환하는 응축기(2) 및 변환된 작동유체의 압력을 조절하여 이송하는 팽창밸브(3)와; 상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)과; 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 팽창밸브(3)를 통하여 이송된 작동유체를 기화 및 팽창시키는 증발기(4)와; 상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)과; 상기 증발기(4)에서 기화 및 팽창된 증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈발전기(5)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박.A compressor (1) for compressing a gas working fluid; A condenser (2) for converting the gas working fluid compressed in the compressor (1) into a liquid state, and an expansion valve (3) for controlling and conveying the pressure of the converted working fluid; Deep water supply means (10) for supplying cold water to the condenser (2) so that the working fluid can be converted into a liquid state; An evaporator (4) for absorbing heat of surface water, which is a high temperature, to vaporize and expand the working fluid transferred through the expansion valve (3); Surface water supply means (20) for supplying hot water to the evaporator (4) so that a working fluid can be vaporized in a gaseous state; And a turbine generator (5) for producing electric power by receiving vaporized and expanded steam from the evaporator (4). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)은 심층수를 끌어 올리기 위한 워터 펌프(13)와,해수 속으로 충분히 잠길 수 있는 길이를 가지며 저온수인 심층수를 끌어올리는데 사용되는 플렉시블 호스(11)(Flexble Hose)와, 상기 플렉시블 호스(11)의 끝단에 구비되어 플렉시블 호스(11)가 심층으로 충분히 잠길 수 있도록 함과 동시에 플렉시블 호 스(11)가 수심을 유지할 수 있도록 하는 중량물의 추(12)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박.The deep water supply means 10 for supplying the low temperature water so that the working fluid is converted into the liquid state to the condenser 2 has a water pump 13 for raising the deep water and a length that can be sufficiently submerged into the seawater. Flexible hose 11 used to pull up the deep water, which is low temperature water, and is provided at the end of the flexible hose 11 to allow the flexible hose 11 to be sufficiently submerged in depth and at the same time flexible hose ( 11) A ship provided with a temperature generator, characterized in that it comprises a weight (12) of the heavy weight to maintain the water depth. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)은 고온수인 밸러스트 수(Ballast Water)를 사용하는 밸러스트 탱크(21) 또는 고온수인 해수면의 표층수를 끌어올리는데 사용되는 시-체스트(Sea Chest)(22) 중 선택되는 어느 하나로 부터 배관을 통하여 공급받는 것을 특징으로 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박.The surface water supply means 20 for supplying hot water to the evaporator 4 so that the working fluid may be vaporized in a gaseous state may be a ballast tank 21 using hot water ballast water or a sea surface that is hot water. Ship having a temperature generator, characterized in that the supply through the pipe from any one selected from the Sea Chest (22) used to raise the surface water of the.
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